随机森林分析+绘图教程

0前言

随机森林一般在模型中用于分类和回归任务，但是对于小数据或者不需要独立验证集的数据来说可以使用整个数据集来构建随机森林模型，并从中计算特征重要性、决定系数以及间接评估P值。主要用到三个包，randomforest、rfPermute和A3，其中A3是用于评估模型整体的P值的。

本期绘制图片模仿论文：

Litter decomposition rate response to multiple global change factors: A meta-analysis

1效果展示

2作图数据

原文没有提供数据，使用模拟的数据：

3绘图教程

使用EcoAmp运行随机森林：

打开软件之后，找到 随机森林 的功能，

Others > 随机森林：

或者在 关于 > 查找，的页面中 直接搜索 随机森林，点击进入即可

输入文件和设置参数：

3：可以指定设置目标变量的名称，输入列名即可，如果留空则默认为输入的excel数据中的第一个变量

4：seed随机种子，默认123，可以不用修改

5：ntree构建树的数量，默认500

6：在 rfPermute 函数中，nrep 参数用于控制在进行变量重要性检验时，随机变量排列（permutation）时的重复次数，默认1000

7：线程数，默认2，用于控制 rfPermute 函数中的线程数

8：决定是否对输入数据进行标准化处理，默认开启

9：决定是否计算全模型的 p 值，计算此步骤是使用的 A3 包。如果设置为 TRUE，将运行一个额外的计算过程，得到模型整体的 p 值，此步骤运行的时间较长，根据数据量和样本量来决定

10：用于设定 p 值的精度阈值，值越小，计算出的 p 值越精确，但相应计算时间也较长。
11：用于控制变量重要性结果的排序方式。可以选择 "decreasing"（降序）或 "increasing"（升序）。
12：设置输出文件路径，必须要设置输出文件夹的路径

设置参数之后，运行程序等待运行结果

运行完成之后会弹出提示：

查看输出文件夹内容

1：输出的主要结果，内容包括主要作图的内容和显著性标注

2：默认输出带有显著性的图片，后续可以使用软件内的 柱状图_no_errorbar 的功能进一步美化

3：若进行全模型显著性的计算，则会生成全模型检验的结果

4：若进行全模型显著性的计算，则会生成全模型检验的图形，显著R方和p值

5：里面记录着本次运行使用的参数

4美化随机森林结果

4.1 绘制美化后的柱状图

准备数据：

在随机森林结果生成的 01_random_forest_result.xlsx 文件中包含了后续绘图需要的数据

选择fatcor、X.IncMSE、label列即可。若要绘制其他指标的图形，自行选择即可

将新的数据粘贴到一个新的excel表格中备用，将这三列粘贴到新的表格

可以设置一个分组信息，用来给不同的柱子涂色美化（可选，也可不设置，这里我设置的一个Group分组信息，后面使用）

图形绘制：

选择 柱状图_no_errorbar(水平) 的功能

拖入准备好的数据，点击运行即可

默认出现的结果如下：

 

调整分组信息和星号标注：

刷新之后就是这样的

打开图例显示

自定义分组的颜色

有星号被挡到了，调整x轴的范围

剩下的细节，字体大小，边框，背景等等可以自己美化一下，下面展示我调整之后的成品

此外，我将这个绘图的模板导出了一个文件，方便大家一键复现，拿到模板文件之后，一键导入刷新图片即可获得相同的配色和图形

模板文件如下：

模板文件使用方法，左下角 选择 导入模板的按钮之后，会弹出一个对话框，选择对应的路径，选择这个模板文件 随机森林柱状图模板_水平.json 即可，然后刷新图片

（注意：需要检查一下自定义分组和自定义标签的信息，如果列数对应不上可能会报错）

绘制图形完成之后，点击左下角的 导出图片 即可导出图片，可以选择pdf、jpg等格式

4.2 绘制环状图

准备数据：

分组信息需要放到第二个excel表格中

选择 Others > 饼图/环状图

输入刚才准备好的数据：

运行结果：

导入我事先调整好的模板文件：

 

刷新之后即可一键复现：

（注意：导入模板之后需要注意分组顺序这个地方，需要根据自己的分组信息进行输入，不然颜色分组会出现问题，也可关闭，使用默认的顺序即可）

绘制完成之后，导出图片即可。

到此获得了美化之后的柱状图和环状图，可以去Ai(Adobe Illustrator)中进行拼图即可达到下面的效果

5数据和软件下载

本教程中使用的EcoAmp软件下载地址：https://www.leoduo.cn/ecoamp_install.html

示例数据和模板文件下载：

百度网盘： https://pan.baidu.com/s/1aBMoUQnFtI09zKVEr-4lGA?pwd=qhpv 提取码: qhpv

123云盘：https://www.123865.com/s/g5qnjv-M1qaH

科技云盘（免登录下载）：https://pan.cstcloud.cn/s/AQzIaBS7TEw